비누 거품이 터질 때는 왜 '푱' 하는 소리가 날까?
비누 거품이 터질 때는 왜 '푱' 하는 소리가 날까?
  • 조송현 조송현
  • 승인 2020.03.29 15:58
  • 업데이트 2020.03.29 15:58
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파리 소르본대학 연구팀, Physical Review Letters 최근호에 발표

빵 터지는 소리가 들리니?RICHARD BEECH PHOTOGRAPHY/SCIENCE PHO LIBRARY
거품이 '푱' 하고 터지는 이미지. 그 소리가 들리나요? [RICHARD BEECH PHOTOGRAPHY/SCIENCE PHO LIBRARY]

프랑스 파리 소르본대학 연구팀이 거품이 터질 때 '푱' 하는 소리가 나는 이유를 알아냈다고 영국의 과학전문매체 뉴사이언티스트가 29일 보도했다.

연구팀의 논문은 물리학 저널 Physical Review Letters 최근호에 실렸다.

논문에 따르면 '푱'하는 소리의 근본적인 원인은 비누거품막에 가해지는 힘의 불균형이다.

어린 시절 비누거품 놀이를 해보지 않은 사람은 거의 없을 것이다. 비누거품이 '푱' 하는 터질 때면 아쉬움과 즐거움이 교차하는 느낌도 가져봤을 것이다. 그러나 이렇게 많은 사람들에게 익숙한 이 현상은 의아스럽게도 물리학적으로 완전히 규명되지 않았다. 간단히 말해 거품이 터질 때 왜 '푱' 하고 소리가 나는지 그 원인을 몰랐다는 말이다.

소르본대학 애드리엔 부소니에르와 그의 동료들은 정확히 무엇이 그 '푱' 소리를 만들어내는가를 연구한 끝에 거기에는 힘의 불균형을 수반한다는 사실을 알아냈다.

근본적인 차원에서 소리는 압력파다. 압력 크기의 변화에 의해 만들어지고 매질(공기)을 통해 전달되는 파동이라는 말이다. 거품 내부의 공기는 거품막의 표면 장력에 의해 압축되기 때문에 바깥 공기보다 더 압력을 받는다. 거품막 안의 공기는 바깥으로 나가려는데 거품막의 표면장력이 이를 막고 있는 것이다. 부소니에르는 "액체 비누 거품막이 가해지는 힘의 균형은 오래 지속되지 못하고 어느 순간 균형이 맞지 않아 터지게 되는데 바로 힘의 불균형이 소리를 낸다"고 설명했다.

연구원들은 비누 거품을 부풀리기 위해 주사기를 사용했고, 비누 거품이 직경 1㎝ 정도 되면 스스로 터지도록 하거나 핀으로 찔렀다. 그들은 밝은 빛을 푱 터지는 거품을 비춰 무지개빛 간섭무늬를 만들었는데, 이를 통해 거품막의 두께를 알 수 있었다.

부소니에르 연구팀은 거품이 터지면서 초기 (핀으로 찌른) 구멍에 가장 가까운 쪽 막이 약간 두꺼워지고, 이 두께는 충격파로서 거품 전역으로 전파된다는 것을 발견했다. 팽창하는 구멍에서 나오는 충격파 뒤의 막은 작아진 표면장력으로 더 얇은 채로 남아 있다가, 거품 안의 공기가 팽창하여 압력파를 생성하도록 한다. 그 막이 점점 더 후퇴함에 따라 내부 공기는 더는 외부로부터 저지되지 않고 밖으로 왈칵 달려나옴으로써 2의 음원이 만들어진다.

충격파와 내부 기압의 정확한 성질은 비누막의 화학적 성분에 의해 결정된다.

충격파를 측정하는 것보다 '푱' 소리를 듣는 것이 더 쉽다. 연구원들은 거품이 터질 때 나는 소리와 거품의 화학 물질의 관련성을 연구할 계획이다.

#기사 출처 : ♠Pysical Review Letters,  DOI: 10.1103/PhysRevLett.124.084502
                 ♠NewScientist, We've figured out why bubbles make a 'pop' sound when they burst

<『우주관 오디세이』 저자>